国外控制压力钻井工艺技术
深井超深井钻井技术1
在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深
超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这 是我国深井超深井钻井的初步发展阶段。
在深井钻井工艺技术方面，发展了优选参数钻井和近平衡钻井技术；钻井
液体系由细分散发展到粗分散，开发了三磺和聚合物等钻井液体系；钻井 液化学处理剂和水泥外加品种增多，逐步形成系列。但是，在处理深井井
具钻深井方面处于世界领先地位，电磁波MWD、井眼轨迹控制及纠斜 技术先进。
欧洲北海是世界上深井超深井集中地区，平均井深超过5000m，属高温
高压深井，目前北海地区测量井深8000m左右的大位移井钻井周期一般
只有90d左右。
德国1990年完成的KTB大陆科探井井深9101m，在钻井应用了高新技术，
（1）套管层数少且系列单一，不能应付复杂地质条件下深井、超深井钻井
遇到的各种复杂情况，这种5层套管柱的井身结构应变能力差。 难以满足封 隔多套复杂地层的要求。
（2）下部井眼尺寸小（4 ” 、4 5/8 ”），钻具组合单一，没有配套打捞工具，
不利于快速、优质、安全钻井。 （3）小井眼钻进受水力参数限制，在高密度条件下，其钻达的深度是有限 的，满足地质加深的要求难度非常大。
美加利福尼亚934-29R井914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9( 尾管)+127(尾管)
沙特阿拉伯Khuff井914.4+762+609.6+473.1+339.7+244.5+177.8( 尾管)+114.3(尾管) 美得克萨斯NPI960-L1井1219.2+914.4+660.4+473.1+355.6+273.1( 尾管)+228.6裸眼完钻 美怀俄明洲Bighorn1-5井762+508+406.4+301.6+250.8( 尾管)+196.9(尾管)+139.7(尾管) 美阿克拉何马州DanvilleA#1井762+609.6+406.4+301.6(尾管)+244.5(尾管) 德国KTB超深井622.3+406.4+339.7+244.5( 尾管)+193.7(尾管) 拉丁美洲及墨西哥海湾地区762+609.6+508+406.4+346.1( 尾管)+295.3(尾管)+244.5(尾 管)+193.7(尾管)
国外前沿钻井技术综述
收稿日期：2008-10-06 改回日期：2008-11-14 作者简介：杨利（1972—），男，1992 年毕业于石油大学科技英语专业 ，高级工程师，现主要从事钻井科技情报服务和研究工作 。联系电话：（0546） 8555885, E-mail:ylzjy@, 通讯地址：山东省东营市北一路 827 号钻井工艺研究院情报档案培训中心 。
2007 年 1 月， 美国 Particle 钻井技术公司利用 钢粒冲击钻井技术 完成了一口 井的施工， 在 8h 纯 钻 时 内 钻 进 36.58m， 是 当 时 完 成 的 最 长 的 进 尺 。 试验过程中粒子储存腔驱动管线损坏一次， 更换配 件后修复。 后因标准止回阀破损导致钻头水眼堵 塞， 起钻后决定中止试验， 本次试验达到了预期效 果。
微井眼钻井技术是由美国能源部设在洛斯阿拉 莫斯的国家实验室开发的， 该技术的基础是小型化 了的连续软管钻井技术。 与普通井眼相比， 微井眼 井径很小， 可用于浅层开发井、 油藏数据监测井、 深探井和浅井重入钻井。 其优点是： ①钻井产生的 岩屑和所需的钻井液量都大大减少； ②微井眼钻井 使用小型连续管钻机， 钻井设备也实现了小型化， 机械钻速快， 对动力的需求较常规钻机大大减小； ③大大降低勘探开发风险， 预期可降低勘探钻井成 本 30％以 上 ， 降 低 开 发 钻 井 成 本 50％以 上 。 但 微 井眼连续管钻井技术也存在一些不足： ①钻深受卷 筒尺寸和连续管总重量的限制， 提升能力受注入头 载荷的限制； ②滑动钻井 （连续管不能旋转） 降低 了井眼清洗效率， 增加了井眼与连续管柱之间的摩 擦， 限制了由地面施加的钻压； ③即使有井下传送 工具， 连续管在井内水平延伸也有一定限度， 若管 内的钻井液流速过高， 水力能量损失较大； ④易卡 钻， 底部钻具难以打捞。
控制压力钻井技术在KVITEBJCФRN油田高温高压井中的应用
层 温度 １ ５℃ ，作业 处海 水深 度 １ ３ Ｉ。 ５ ９ Ｔ Ｉ 在应 用 控 制 压 力 钻 井 （ Ｄ）技 术 以 前 ，共 ＭＰ
钻 了 ９口井 。２ ０ ０ ４年 ９月 ，第 二 口井 完 井 后 ，该 油 田开始 投产 。３ ／ １ ４ １ 一Ａ 一 ２井是 最后 一 口采 用常 规 方法钻 的井 ，该井 钻遇压 力 亏空层 ，地 层压 力亏 空达 １ ～ １ ａ ４ ７ＭＰ ，发 生 了严 重 的 井漏 。考 虑 到井
３ ／１ ４ １ 一Ａ 一 ２井 的井 漏停钻 事实 表 明 ：传 统 的
２ 综合 控 制 压 力 钻 井 技 术
综 合控 制压 力钻 井技 术是 多项 技术 的集成 ，包 括 ：ＭＰ Ｄ在 高温 高压井 中的应用 技术 ；接 单根 ／ 立
柱过程 中的不 间断循 环技 术 ；选 用 能提高 地层 承压 能力 的钻井 液体 系等 。新技 术 和新方 法 的开发 和应
用 贯穿 于项 目的设计 、配 套装备 测试 和调试 等各 个
阶段 。
漏带来 的井控 方 面的 高 风 险 ，被 迫 中断 钻 井 作业 ，
未能钻 达设 计井深 。
２ １ 专 业管理 ．
专业 管理 是成 功实施 ＭＰ Ｄ技 术 的关 键 。ＭＰ Ｄ 钻井 的复 杂性 ，以及 服务 、设 备和 人员 的协作 ，要
摘 要 ＫＶＩ Ｅ Ｊ Ｎ 油 田是 高温 高压 Ｔ Ｂ Ｒ 凝析 气田 ，油层位 于 中侏 罗纪 Ｂ Ｅ Ｒ ＮＴ 组和 下侏 罗纪的砂 岩 中，经 过几年 的 开采 ，地层 压 力亏 空严重 ，造成 井 下情 况复 杂 ，无 法进 行钻 井作 业 。为此 ，采 用 了以控制压 力 钻 井 为 主的 多项综 合技 术 ，较 好地 解 决 了井下钻
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨摘要：精细控压钻井技术在复杂地层中的应用能有效提升钻井质量和安全性。
本文主要是从精细控压钻井技术的意义出发，分析其原理和涉及到的设备，探讨创新的方向及应用，努力提升精细控压钻井水平。
关键词：钻井;压力控制;回压随着油气资源开发深入，逐步向复杂压力地层和深部开发，增加了作业难度，高效低成本的开发就成为当前研究的重点。
在高压、高温的特殊地层中极容易出现溢漏坍塌等情况，钻井施工过程中可能遇到窄窗口和溢漏同存的复杂情况，这就需要创新钻井技术来解决这些难题，主要从精细控压钻井工艺、工况模拟装置和系统评价方法、欠平衡控压钻井工艺以及控压钻井方法方面加大研究。
1精细控压钻井技术意义精细控压钻井技术是国外较先进的前沿钻井技术，在复杂井下情况、压力敏感地层的钻探过程中发挥良好作用，国内西部复杂超深井中普遍存在容易漏失和坍塌薄弱地层、长井段同一壓力系统、窄密度地层层情况，东部油田深海油藏和枯竭油气层钻井中都有很好的应用，这就要求国内从业人员和研究人员加大研究力度，从实际出发，组建创新团队来公关相关技术难题。
2精细控压钻井技术分析控制压力钻井是对钻井工艺进行改善和优化，通过特殊工艺和地面设备来增加井口回压，对井筒环空压力剖面进行精准控制，以此来保证井底压力的可控性。
井底压力保持稳定的原则是控制回压，可通过可能侵入地层流体的性质以及井筒内进入地层流体的量来调整，如果地层酸性气体较多或是较大产气量的情况，可对回压进行适当调整，针对性提升施加压力。
在窄窗口地层中，通过回压控制钻井时，钻井液当量循环密度影符合以下规律：P l>ph> pp> Pe> Pe其p。
为地层坍塌压力当量密度;中、pe、为环空循环压耗、流体柱压力折算得到的当量密度;ph为井口施加回压、环空循环压耗以及液体柱压力和折算得到的当量密度;pp、p1分别为地层漏失压力当量密度和孔隙压力当量密度。
配套的装备是保证实施精细控压钻井的基础，也是工艺实施的关键，以哈里伯顿的精细MPD系统为例，其控压钻井关键装备包括旋转控制装置、回压控制系统、数据采集传递接收系统以及压力闭环控制系统。
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
海上钻井技术用于陆地开发——LEWCO公司海上钻探工艺及设备介绍
拥有的海上钻探高工艺 同样适用于陆地
钻井开发 。以下介绍 的是Ｌ ＷＣ Ｅ Ｏ公司 开发生产 的钻井设备 。 个泵 出厂时均通过了最 大载荷试验 。 曲轴 只有 Ｌ ＷＣ Ｅ Ｏ公 司应用平衡 安装锻造 曲轴 。与普通锻造轴相比 ，这 种 曲轴的竞争性在 于 ：结构简单 ；平衡
差度１ ２～７ 千克 ；可 以减少噪音 、减少 ５
。 靠 的制造和维修质量保证 。在发货之前 震器 ，如 图５
７２ 石油与装备 Ｐ ｔ ｌ ｍ＆Ｅ ｕｐ ｎ ｅｒＯ ｒｃ ｉ Ｔ顶 驱 Ｅ Ｄｉ ｌ ｖ Ｍ ｅ Ｄｒｅ
缝 毒
表１
升为 纛一》 ．。 ＿ ｊ 宠力矩 －
一５ ３Ｏ
２ ４ ２Ｈ ８ ７ ｍ ４ ０６７ ５Ｈｍ
机 、组件和机组有关 。为防止这一问题 出现 ，Ｌ ＷＣ ｒｃＤ ｉｅ 顶驱不安装 Ｅ ＯＤｉ ｔ ｒ Ｔ ｅ ｖＭ
减速 器 。
Ｌ ＤＤＴ ５ ０ － Ｄ＇ ０ Ｌ Ｄ啪 ５ — ７０
Ｌ ＤＤ＿ — ｒ Ｄ－Ｉ ０ Ｏ０
震器 可 以平缓 液 流 ，增强钻 探效 益 。
脉动 减震 器旋 转方 便 ，使用 容 易并可
５％ ０ ％ 台和７ ０ｐｉ ５０ｓ 试验台 ，在每个泵全载荷情 降低 损 耗 。在额 定静 压 １ ０ ～２ ０ 况下进行了４ 小时标准试验。试验时计算 时测 定 。可 以生 产压 力２ ５ ／ ０ Ｋｇ ｃ Ｍ。
装备空问
海上钻 井技 术 用 于 陆地 开发
Ｌ ＷＣ 公 司海 上钻探工艺及设备介绍 Ｅ Ｏ
口 编 译 ／ 秋丽 杜
特诺股份 公司是年营业 额超过１ ２
： 亿元世大钻设生 Ｉ 美的界型探备产
商和 供货 商 ，总 部位 于 美国 ，掌 控着
精细控压钻井技术简介
1、MPD提出背景
近年来随着对石
BHP
油天然气勘探开发力 度的加大，各种复杂 地区钻井日益增多， 应 用 常 规 OBD技 术 以 及 UBD 技 术 均 不 能 很 好 解 决 窄 密 度 窗 口 安 BHP 全 钻 井 、 含 H2S 气 体 、高密度泥浆漏失引
井涌
起的钻井复杂和井控 风险等问题。
即 ：MPD是一种适用的钻井程序，用于精确地控制整个井眼的 环空压力剖面，其目的在于确定井底压力范围（使环空压力剖面在安 全密度窗口之类），从而合适地控制环空液压剖面。
一、 精细控压钻井技术概述
2、精细控压钻井技术定义（Managed Pressure Drilling-MPD）
技术注解： (1)MPD将工具与技术相结合，通过预先控制环空液压剖面，可以减少 与井底压差范围狭窄的井眼钻井有关的风险和投资； (2)MPD可以包括对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩 擦力和井眼几何尺寸进行综合分析与加以控制； (3)MPD可以更快地纠正作业，来处理观察到的压力变化。能够动态控 制环空压力，从而能够完成其他技术不可能经济地完成的钻井作业； (4)MPD技术可用于避免地层流体侵入，使用适当的工艺作业中产生的 任何流动都是安全的。
井底恒压 CBHP
加压泥浆帽 PMCD
窄密度窗口... 高温高压层
大漏失地层
双梯度 DGD
海洋钻井
一、 精细控压钻井技术概述
应用最广泛，适用区域最 广，技术上最先进 溶洞、大裂缝地区 地层压力梯度规律突变 （深海海底）
HSE 健康安全环保
减少污染
仅在概念阶段
陆上力
地层压力
一、 精细控压钻井技术概述
2、精细控压钻井技术定义（Managed Pressure Drilling-MPD）
控压钻井(推荐完整)
决海洋钻井中遇到的溶洞型及裂缝地层导致的严
重漏失有良好效果。
6
双梯度钻井技术
控制压力钻井ຫໍສະໝຸດ 作业时，隔水管内充满海水（或不使用隔水 管），通过海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井 液；或在隔水管中注入低密度介质（空心微球、低 密度流体、气体），降低隔水管环空内返回流体的 密度，使之与海水相当，在整个钻井液返回回路中 保持双密度钻井液体系，有效控制井眼环空压力、 井底压力，确保井底压力处于安全的压力窗口之内。
泥浆帽钻井
泥浆帽钻井技术作业是向环空注入高密度钻井液， 钻杆中注入“牺牲流体”；通常牺牲流体密度较低， 以此获得较高的机械钻速。牺牲流体与环空注入的 高密度钻井液在环空相遇，形成钻井液—牺牲流体 界面，界面以上的高密度钻井液被称为泥浆帽。
海洋应用泥浆帽钻井的井口装备示意图
此方法已在海洋钻井作业中获得成功应用，对解
1. 解决了钻井中的窄密度窗口问题 2. 解决了海洋浅表层作业的相关问
题 3. 解决了隔水管进气对深水钻井的
影响问题 4. 减少非生产时间，降低作业成本
1
控制压力钻井
控压钻井原理
常规钻井：井底循环压力= 静液柱压力+ 环空摩阻 控压钻井：井底循环压力= 静液柱压力+ 环空摩阻+ 地面回压 （环控压耗折算当量钻井液密度0.03-0.15g/cm3）
3
控制压力钻井
控压钻井技术方式 1. 恒定井底压力MPD（CBHP MPD） 2. 泥浆帽钻井（PMCD） 3. 双梯度钻井MPD 4. HSE（健康、安全、环境） MPD 又称回流控制钻井技术
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控制压力钻井
井底恒压控压钻井
井底恒压控压钻井适用于窄密度窗口和未 知密度窗口情况下的钻井作业，可通过调节井 口回压维持井底压力等于或略大于地层压力， 保证钻井作业安全、高效。